Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đất có cốt cho xây dựng đê biển ứng dụng cho đoạn đê biển quảng xương, thanh hóa

Tr nh Minh Th... đó có ch đích.

L I C M N

Lu n v n th c s chuyên ngành a k thu t xây d ng v i đ tài: “Nghiên

đê bi n Qu ng X ng, Thanh Hóa” đ c hoàn thành v i s giúp đ t n tình c a

các th y giáo, cô giáo trong b môn đ a k thu t, khoa công trình, tr ng i h c

Th y l i cùng b n bè và đ ng nghi p

Tác gi xin chân thành c m n các th y giáo, cô giáo, gia đình, b n bè &

đ ng nghi p đã t o đi u ki n cho tác gi trong su t quá trình h c t p và th c hi n

lu n v n t t nghi p c bi t tác gi xin bày t lòng bi t n đ n GS TS Tr nh Minh

Th , các th y giáo, cô giáo trong b môn đ a k thu t, khoa công trình, tr ng i

h c Th y l i

Tuy đã có nh ng c g ng nh t đ nh, nh ng do th i gian có h n và trình đ còn h n ch , vì v y lu n v n này còn nhi u thi u sót Tác gi kính mong th y giáo,

cô giáo, b n bè & đ ng nghi p góp ý đ tác gi có th ti p t c h c t p và nghiên

c u hoàn thi n đ tài

Xin chân thành c m n!

Tác gi lu n v n

inh Xuân D ng

Qu ng X ng, Thanh Hóa” d i s h ng d n c a Th y giáo GS TS Tr nh Minh

Th

Tôi xin cam đoan lu n v n là k t qu nghiên c u c a tôi, không sao chép c a

ai N i dung lu n v n có tham kh o và s d ng các tài li u, thông tin đ c đ ng t i trên các tài li u và các trang website theo danh m c tài li u tham kh o c a lu n v n

Hà N i, ngày 25 tháng 05 n m 2015

Tác gi lu n v n

inh Xuân D ng

M C L C

M U 1

CH NG 1 T NG QUAN V V T LI U T CÓ C T 3

1.1 L ch s hình thành 3

1.2 Các lo i c t trong đ t và ng d ng 3

1.2.1 Khái quát v đ t có c t 3

1.2.2 ng d ng đ t có c t khi xây d ng công trình đ t 7

1.3 Khái quát v ch c n ng c a v i đ a k thu t trong xây d ng 9

1.3.1 Ng n cách 9

1.3.2 Ch c n ng l c 10

1.3.3 Ch c n ng tiêu thoát n c 11

1.3.4 Ch c n ng b o v 12

1.3.5 Ch c n ng gia c 13

1.4 Tính ch t v t lý c a v i đ a k thu t 14

1.4.1 Kích th c hình h c c a v i đ a k thu t th ng ph m[5] 14

1.4.2 Kh i l ng đ n v di n tích c a v i 14

1.4.3 Chi u dày c a v i đ a k thu t 15

1.4.4 Tính r ng c a v i đ a k thu t 15

1.4.5 th a c a v i đ a k thu t 17

1.4.6 u n d ng sóng c a v i đ a k thu t 18

1.4.7 Tính co ng n khi t ng nhi t đ c a v i đ a k thu t 19

1.5 V n đ ng d ng c a c t đ a k thu t 20

1.6 K t lu n ch ng 1 22

CH NG 2 C S VÀ PH NG PHÁP TÍNH TOÁN N NH KH I T P CÓ C T 23

2.1 Các đ c tính c a v t li u làm c t 23

2.1.1 b n kéo c a v i đ a k thu t 23

2.1.2 b n ch c th ng c a v i đ a k thu t 23

2.1.3 b n lâu dài c a v i đ a k thu t 24

2.1.4 Ma sát và dính k t c a v i đ a k thu t v i đ t 24

2.2 Các c ch c b n gi a đ t và c t 25

2.2.1 Các c ch t ng tác gi a đ t và c t 25

2.2.2 C ch gia c ng đ t trong mái d c có c t 26

2.2.3 C ch gia c ng đ t trong móng d i n n đ p 27

2.3 Nguyên t c tính toán c t trong công trình mái đ t 28

2.3.1 Các quan đi m v đ t có c t 28

2.3.2 Bài toán v l c neo l n nh t 29

2.3.3 Nguyên t c b trí c t v i đ a k thu t 33

2.4 S n đ nh mái d c có c t trên n n đ t m m y u 36

2.4.1 C ch phá ho i mái d c có c t trên n n đ t m m y u 36

2.4.2 Nh ng nguyên t c tính toán và thi t k công trình có c t trên n n đ t m m y u 37 2.5 Các ph ng pháp phân tích n đ nh mái d c th ng dùng khi ch a có c t 38

2.5.1 Ph ng pháp phân m nh c a W.Fellenius[9] 38

2.5.2 Ph ng pháp phân m nh c a W.Bishop đ n gi n[9] 40

2.6 Các ph ng pháp phân tích n đ nh mái đ p có c t trên n n đ t y u 41

2.6.1 Các tr ng thái gi i h n v n đ nh mái d c có c t 42

2.6.2 Tính toán s b chi u cao n đ nh c a mái d c khi ch a b trí c t 44

2.6.3 Ph ng pháp phân m nh đ tính toán m t tr t tròn trong mái d c đ p có c t 44

2.7 K t lu n ch ng 2 52

CH NG 3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN NG D NG 53

3.1 Gi i thi u v ph n m m ReSSA (3.0) 53

3.2 Bài toán nghiên c u 59

3.2.1 M c đích nghiên c u 59

3.2.2 Tr ng h p tính n đ nh 59

3.2.3 L a ch n các thông s 60

3.2.4 Các bài toán nghiên c u 62

3.2.5 K t qu tính toán, phân tích và đánh giá 64

3.3 Phân tích bài toán ng d ng cho đo n đê bi n Qu ng X ng, Thanh Hóa 92

3.3.1 Ph ng pháp 1: Tính theo tra đ ng quan h 95

3.3.2 Ph ng pháp 2: Dùng ph n m m ReSSA (3.0) 96

3.3.3 So sánh gi a hai k t qu tính 99

3.4 K t lu n ch ng 3 99

K T LU N VÀ KI N NGH 100

DANH M C CÁC HÌNH V

CH NG 1

Hình 1.1 M t s hình nh v i đ a k thu t d t 4

Hình 1.2 M t s hình nh v i đ a k thu t không d t 5

Hình 1 3 M t s hình nh v v i đ a k thu t ph c h p 5

Hình 1 4 M t s hình nh v l i đ a k thu t 6

Hình 1 5 Công trình s d ng c t là màng polime đ a k thu t[5] 7

Hình 1 6 V i đ a k thu t trongxây d ng dân d ng[5] 8

Hình 1 7 V i đ a k thu t trong giao thông[5] 8

Hình 1 8 V i đ a k thu t trong th y l i 9

Hình 1 9 V i đ a k thu t làm ch c n ng ng n cách 9

Hình 1 10 V i đ a k thu t làm ch c n ng l c 10

Hình 1 11 V i đ a k thu t làm ch c n ng tiêu thoát n c 12

Hình 1 12 V i đ a k thu t làm ch c n ng b o v 13

Hình 1 13 M t s k t c u đi n hình trong xây d ng CTGT b ng đ t m m y u 14

CH NG 2 Hình 2 1 Tác d ng c a c t đ i v i đ t[11] 26

Hình 2 2 C ch gia c ng t ng và mái d c b ng c t 27

Hình 2 3 Mái đ p có c t trên n n đ t y u 28

Hình 2 4 S đ xác đ nh v trí m t tr t kh d [9] 29

Hình 2 5 S đ l c tác d ng lên kh i tr t ABC 30

Hình 2 6 S đ xác đ nh l c kéo neo Tkéo[3] 32

Hình 2 7 C ch gia c ng t ng và mái d c b ng c t 34

Hình 2 8 C ch phá ho i kh i đ t đ p và mái có c t trên n n đ t m m y u[8] 36

Hình 2 9 S đ tính toán theo ph ng pháp W.Fellenius 39

Hình 2 10 S đ tính theo ph ng pháp W.Bishop đ n gi n 40

Hình 2 11 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v n đ nh ngoài 42

Hình 2 12 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v n đ nh n i b 43

Hình 2 13 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v n đ nh h n h p 43

Hình 2 14 Ph ng pháp phân m nh v i m t tr t tròn đ tính n đ nh mái đ c

trong đ t có c t 45

Hình 2 15 Ph ng pháp phân m nh v i m t tr t tròn c a Bishop 49

CH NG 3 Hình 3 1 Giao di n ph n m m ReSSA (3.0) 53

Hình 3 2 Menu chính c a ph n m m ReSSA (3.0) 54

Hình 3 3 Nh p d li u cho bài toán 55

Hình 3 4 Giao di n nh p s l ng l p đ t 56

Hình 3 5 Giao di n nh p d li u các l p đ t 56

Hình 3 6 Giao di n nh p t i tr ng 57

Hình 3 7 Giao di n nh p l a ch n ki u c t 57

Hình 3 8 Giao di n nh p thông s c a c t 58

Hình 3 9 Giao di n l a ch n bán kính tính n đ nh mái 59

Hình 3 10 Bi u đ quan h (Fs~Sv) trong tr ng h p đ t n n ϕn=30;cn=5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕđ=(50; 100; 150; 200) và cđ=5 (KN/m2) 64

Hình 3 11 Bi u đ quan h (Fs~Sv) trong tr ng h p đ t n n ϕn=30; cn=5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕđ=(50; 100; 150; 200) và cđ=9 (KN/m2) 65

Hình 3 12 Bi u đ quan h (Fs~Sv) trong tr ng h p đ t n n ϕn=30; cn=5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕđ=(50; 100; 150; 200) và cđ=12 (KN/m2) 66

Hình 3 13 Bi u đ quan h (Fs~Sv) trong tr ng h p đ t n n ϕn=30; cn=5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕđ=(50; 100; 150; 200) và cđ=15 (KN/m2) 67

Hình 3 14 Bi u đ quan h (Fs~Sv) trong tr ng h p đ t n n ϕn=60; cn=5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕđ=(50; 100; 150; 200) và cđ=5 (KN/m2) 69

Hình 3 15 Bi u đ quan h (Fs~Sv) trong tr ng h p đ t n n ϕn=60; cn=5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕđ=(50; 100; 150; 200) và cđ=9 (KN/m2) 70

Hình 3 16 Bi u đ quan h (Fs~Sv) trong tr ng h p đ t n n ϕn=60; cn=5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕđ=(50; 100; 150; 200) và cđ=12 (KN/m2) 71

Hình 3 30 Bi u đ quan h gi a h s n đ nh (Fs)v i các ch tiêu đ t đ p cđ=5 và

(ϕđ p) khác nhau 88

Hình 3 31 Bi u đ quan h gi a h s n đ nh (Fs)v i các ch tiêu đ t đ p cđ=9 và (ϕđ p) khác nhau 89

Hình 3 32 Bi u đ quan h gi a h s n đ nh (Fs) v i các ch tiêu đ t đ p cđ=12 và (ϕđ p) khác nhau 90

Hình 3 33 Bi u đ quan h gi a h s n đ nh (Fs) v i các ch tiêu đ t đ p cđ=15 và (ϕđ p) khác nhau 91

Hình 3 34 V trí huy n Qu ng X ng, t nh Thanh Hóa 92

Hình 3 35 V trí công trình trên đ a ph n xã Qu ng Thái 93

Hình 3 36 C t ngang đi n hình đê 94

Hình 3 37 Tra và n i suy b c c t t bi u đ quan h gi a h s n đ nh (Fs) v i các ch tiêu đ t đ p cđ=5(kN/m2) và (ϕđ p) khác nhau 95

Hình 3 38 D li u l p đ t 97

Hình 3 39 K t qu tính toán n đ nh t ng th 97

Hình 3 40 K t qu tính toán s đ chia th i 98

Hình 3 41 B ng k t qu phân tích 98

B ng 3 1 Các ch tiêu c ng đ c t dùng trong tính toán[15] 61

B ng 3 2 Các ch tiêu cao trình đ t và chi u dài c t dùng trong tính toán 62

B ng 3 3 Các ch tiêu c lý đ t dùng trong tính toán 63

lneo Chi u dài neo

Kt t H s an toàn kéo t t neo

Z Chi u cao c t đ t tính t m t đ t đ n n i đ t c t v i đang xét

ϕv Góc ma sát gi a đ t và v i

τneo C ng đ ch ng kéo t t neo (kN/m2

)

ψkéo Tri s góc kháng kéo

Mgt Mô men gây tr t do tr ng l ng b n thân c a đ t và do ngo i

M U

1 Tính c p thi t c a đ tài

Bi n đ i khí h u và n c bi n dâng, tình tr ng xâm nh p m n, thi u n c ng t, úng ng p,…đã và đang là v n đ c p bách đe d a nhi u n i, nhi u vùng lãnh th trên th gi i Vi t Nam là m t trong nh ng n c đ c đánh giá là ch u nh h ng

n ng n nh t c a bi n đ i khí h u – n c bi n dâng

Xây d ng các công trình đê bi n nh m ng n ch n nh ng tác đ ng b t l i t

bi n, t o đi u ki n phát tri n b n v ng kinh t - xã h i, b o v môi tr ng, góp

ph n b o đ m qu c phòng - an ninh và t ng b c hình thành tuy n giao thông ven

bi n là r t quan tr ng và c n thi t đ i v i nhi u vùng, mi n Vi t Nam Tuy nhiên,

gi i pháp xây d ng đê bi n nh th nào đ v a đ m b o yêu c u k thu t, v a phù

h p v i đi u ki n th c t mang l i hi u qu kinh t k thu t cao là nh ng v n đ

c n ph i đ c xem xét k l ng

V i b bi n dài 102 km, hi n nay Thanh Hóa đã có h th ng đê bi n và đê c a sông khép kín, dài h n 80 km, song nhi u tuy n đê bi n xây d ng đã lâu, ch y u

do nhân dân t đ p đ đ i phó v i bão, l và tình tr ng n c bi n dâng[6]

Vi c nghiên c u áp d ng công ngh m i trong xây d ng, tìm ra các bi n pháp

t ng n đ nh cho mái d c c a công trình đ p đ t nói chung và mái đê nói riêng là

v n đ c n thi t và c p bách Gi i pháp gia c ng n đ nh mái đê b ng c t đ a k thu t đáp ng các yêu c u n đ nh đê, có th k t h p giao thông, ch ng xói l khi tràn n c, thu nh m t c t, h s mái đê, d thi công, th i gian hoàn thành ng n,

gi m kh i l ng đào đ p… mang l i hi u qu kinh t cao Do đó đ tài “Nghiên

c u ng d ng công ngh đ t có c t cho xây d ng đê bi n - ng d ng cho đo n

đê bi n Qu ng X ng, Thanh Hóa” có ý ngh a khoa h c và ý ngh a th c ti n

Dùng ph n m m ReSSA(3.0) tính n đ nh mái có c t khi thay đ i các ch tiêu

c lý (ϕ,c) đ t n n, đ t đ p, k t qu l p thành bi u đ m i quan h , dùng tra s n trong thi t k s b

3 i t ng, ph m vi nghiên c u

- Nghiên c u gi i pháp gia c ng n đ nh mái đê b ng c t v i đ a k thu t trên

n n đ t y u và ng d ng cho đê bi n Qu ng X ng, Thanh Hóa

4 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u

n c ta nh ng tuy n đê bi n th ng n m trên n n đ t y u tuy n đê b n

v ng, s d ng lâu dài và gi m giá thành xây d ng thì m c đích đ t ra là ph i nghiên

c u tìm ra các bi n pháp t ng n đ nh cho các mái d c c a công trình đ p

Ti p c n trên c s đ m b o các tiêu chu n thi t k đê bi n

Tham kh o các k t qu nghiên c u c a các công trình đã công b , đ ng th i d a trên các qui chu n thi t k c a các n c tiên ti n hi n đang áp d ng (nh tiêu chu n Anh BS8006:1995) đ ch n ra ph ng pháp tính toán phù h p[12]

S d ng ph n m m ReSSA(3.0) c a công ty ADAMA-Engineering Hoa K ,

ti n hành nghiên c u cho bài toán có m t c t đê đ c tr ng, các ch tiêu c t, đ t đ p

và đ t n n bi n đ i, đ so sánh và rút ra m t s nh n xét c n thi t v tính h p lý và các tr ng h p có th v n d ng các ph ng pháp hi n hành c ng nh ch ra m t s

C H NG 1

T NG QUAN V V T LI U T CÓ C T 1.1 L ch s hình thành

S ra đ i c a đ t có c t đ c đánh giá cao trong a K thu t công trình nh s ra

đ i c a bê tông c t thép trong xây d ng L nh v c khoa h c k thu t đ t có gia c ng

c t chu kéo đã có h n 40 n m phát tri n và hoàn thi n k t ngày Henri Vidal (Pháp)

đ xu t n m 1963, nh t là sau nh ng n m 70 thu c th k tr c Công trình đ t có c t

nh t ng ch n đ t có c t, mái đ t có c t, đ p đ t có c t đã đ c s d ng nhi u C t

chu kéo đ a vào đ t đ p ho c theo nh ng quy cách nh t đ nh (nh đ t c t thép trong

bê tông c t thép thông th ng) ho c đ c tr n l n v i đ t (nh bê tông tr n các đo n

s i thép)

T ngày s i t ng h p, v i đ a k thu t ra đ i, các công trình đ t có c t v i đ a

k thu t đ c xây d ng nhi u h n vì các lý do sau:

- Nh nh t trong các lo i công trình vì công trình làm b ng đ t t i ch

- M m nh t vì là công trình đ t

- Có th dùng v i đ a k thu t, s i t ng h p đ làm c t thay th c t thép đ t ti n

1.2 Các lo i c t trong đ t và ng d ng

n nay có hai quan đi m v đ t có c t ch u kéo: quan đi m th nh t coi đ t có c t

ch u kéo là lo i v t li u xây d ng m i, l y tên là đ t có c t (reinforced soils); quan

đi m th hai nhìn nh n đ t có gia c ng c t là m t thành t u m i v k thu t xây d ng công trình đ t (earth structures) d ng neo ch u kéo nh t ng ch n đ t, mái đ t (đ ng

b , đê, đ p), n n đ t Trong lu n v n này, tác gi nghiên c u kh i đ t có c t nh m t

b ph n c a công trình đ t có c t, t c là theo quan đi m th hai

1.2.1 Khái quát v đ t có c t

t có c t là lo i đ t xây d ng có b trí gia c ng thêm b ng v i đ a k thu t (Geotextiles), màng đ a k thu t (Geomembranes), l i đ a k thu t (Geogrids), l i thép đ a k thu t đ t ng c ng kh n ng n đ nh c a công trình đ t

t có c t không ph i là v t li u hoàn toàn m i m , mà t xa x a con ng i đã dùng toocsi (torchi, Pháp), m t lo i v t li u k t h p đ t dính nhão v i r m đ làm v t

li u xây d ng Toocsi, v a có tính dính bám c a đ t, v a có tính b n dai c a c t, nên

th ng đ c a chu ng làm g ch, làm vách ng n trong nhà S làm vi c đ ng th i

gi a đ t và c t có th đem l i hi u qu cao v kinh t , vì đã phát huy t i đa s c ch u nén, ch u c t c a đ t và s c ch u kéo c a c t

1.2.1.1 Lo i v i đ a k thu t

V i đ a k thu t là s n ph m polime d ng v i Có nhi u lo i v i đ a k thu t

th ng ph m khác nhau v ch t li u polime và c u t o v i, d i đây là cách phân lo i theo công ngh ch t o:

a) Lo i v i d t

Công ngh ch t o lo i v i này gi ng nh ch t o v i may m c thông th ng V i

g m m t h th ng s i d c (warp) và ngang (wefl) vuông góc v i nhau S i d t v i đ a

k thu t có th là s i kép ho c s i đ n có ti t di n tròn ho c d t, đ ng kính l n t 100÷300µm

V i d t g m s i d c c ng trên khung d t và s i ngang đ c đ a vào gi a các s i

d c theo cách dàn Nói chung th ng dùng s i d c c a v i (warp) b n h n s i ngang

c a v i (wefl) Do đó tích ch t c a v i là d h ng Tính d h ng rõ r t h n n u đ

th a sít c a các s i d c và đ sít c a các s i ngang khác nhau Ít lo i v i đ a k thu t

đ ng h ng theo ph ng d c và ph ng ngang N u có lo i v i đ ng h ng theo

ph ng d c và ph ng ngang thì v i đó có tính d h ng theo các ph ng chéo góc

Hình 1.1 M t s hình nh v i đ a k thu t d t

b) Lo i v i không d t

V i đ a k thu t không d t : G m các s i v i dàn (theo cách làm c t áo bông kép)

S i v i dàn thành l p dày m ng dày t 0.5mm đ n vài mm v i s s p x p s i v i không theo qui t c mà theo xác su t t nhiên ho c có đ nh h ng theo m t ph ng nào

đó có ch đích C ng nh l p bông dàn, l p s i dàn thành l p h u nh không có s c

ch u kéo nên r t x c x ch, th ng dùng cho các yêu c u t ng l c, phân cách, tiêu n c Còn dùng đ gia c đ t nói chung, hay chính là làm c t cho đ t, là các lo i v i đ a k thu t d t, đan và l i

Hình 1.2 M t s hình nh v i đ a k thu t không d t

c) Lo i v i đ a ph c h p

V i đ a ph c h p là lo i v i k t h p gi a v i đ a k thu t không d t và các s i polyester c ng đ cao, đ c may thành nh ng bó s i ch u l c trên n n v i không d t

đ t o ra m t s n ph m có đ các ch c n ng c a v i d t và không d t

V i đ a k thu t không d t chia làm hai lo i:

+ Lo i đ n tr c là lo i v i có l c theo chi u kh ho c chi u cu n l n h n

+ Lo i hai tr c là lo i v i có l c theo chi u kh ho c chi u cu n b ng nhau

s di chuy n ra phía ngoài c a đ t có c t Có th dùng l i thép ho c l i s i thép

L i c t b ng thép đ c liên k t v i t m m t t ng bê tông xi m ng đúc s n Tr ng

h p, n u c t có d ng l i s i thép thì có th u n cong đo n ngoài c a m i l p c t đ làm m t t ng và cho n i ch p vào l p c t phía trên ho c c ng có th liên k t v i t m

bê tông xi m ng m t t ng đúc s n L i v t li u t ng h p c ng đ cao có th đ c

t o thành b ng ph ng pháp kéo dãn polyeste ho c polyetylen m t đ cao Có th cu n

l t l i lên trên đ làm v m t t ng ho c liên k t l i v i t m m t t ng bê tông xi

m ng hay liên k t v i r đá c a m t t ng

Không gi ng v i đ a k thu t d t và không d t (th m), l i đ a k thu t có m t l i

r ng t vài mm đ n vài cm L i đ a k thu t đ c t o nên b i nh ng s i to thô, liên

k t v i nhau b ng ép nóng ho c keo dính v i nhau, và th ng dùng làm r , gabion thay

Trong ng d ng, lo i v i đ a k thu t không d t (th m) th ng dùng cho các yêu

c u t ng l c, phân cách, tiêu n c Còn dùng đ gia c đ t nói chung, hay chính là làm

c t cho đ t, là các lo i v i đ a k thu t d t, đan và l i Tu theo yêu c u c th mà dùng v i d t, v i đan hay l i

Hình 1 5 Công trình s d ng c t là màng polime đ a k thu t[5]

1.2.2 ng d ng đ t có c t khi xây d ng công trình đ t

t đ c n đ nh c h c b ng c t là các v t li u bên ngoài đã đ c th c hi n t r t lâu n c ta và các n c trên th gi i các vùng đ m l y, c a sông, đ ng và đê

đ c đ p trên móng là thân cây và cành cây nh quai đê l n bi n trên vùng phù sa non Nga S n, H u L c (Thanh Hoá), C n Thoi, Bình Minh (Ninh Bình)

N m 1970, k s Bill Hifker (M ) đã sáng ch lo i l i dây hàn t o b i các dây thép hay thanh thép không g đ làm c t Sau đó v i vi c ch t o l i ch t d o b n

v ng nh Tensar và Tenax có kh n ng ch u giãn cao và ch ng đ c n mòn c t đã làm cho vi c s d ng c t l i v i đ t đ p ma sát dính phát tri n

Có th coi Tensar và Tenax là m t trong nh ng ng d ng đ u tiên c a v i đ a k thu t làm c t cho đ t Ng i ta nhanh chóng nh n th y hi u qu toàn di n c a áp d ng

lo i c t này Và công ngh đ t có c t, c th là đ t có c t v i đ a k thu t, phát tri n nhanh h n bao gi h t đ c bi t trong hai th p k 80 và 90 V t li u v i đ a k thu t làm

c t ngày m t đa d ng và phát tri n v ch t, ph m vi ng d ng ngày m t m r ng Các

- Polypropylen (PP) ;

- Polyamide (nilon, PA);

- Polyethylene (PE) và m t s lo i polyme khác

1.2.2.1 ng d ng c a v i đ a k thu t trong xây d ng dân d ng, giao thông,

th y l i

a) Trong xây d ng dân d ng

T ng ch n đ t có c t; gia c mái d c có c t; gia c ng n n đ t có c t…

Hình 1 6 V i đ a k thu t trongxây d ng dân d ng[5]

b) Trong giao thông

N n đ ng có gia c c t; sân bay; đ ng s t; c u c ng…

Hình 1 7 V i đ a k thu t trong giao thông[5]

1.3 Khái quát v ch c n ng c a v i đ a k thu t trong xây d ng

Trong các lo i công trình đ t, v i đ a k thu t th c hi n 5 ch c n ng c b n đ n l

ho c k t h p tu thu c vào các ng d ng:

1.3.1 Ng n cách

M c đích là đ ng n cách 2 l p đ t có c h t khác nhau Chúng có nh ng đ c tính khác nhau v kh n ng th m, đ ma sát và kh n ng ch u t i

Hình 1 9 V i đ a k thu t làm ch c n ng ng n cách

V m t c h c:

- Tránh không cho xáo tr n v v t li u;

- Tránh không cho có s di chuy n đá thô xâm nh p vào l p cát m n ho c ng c l i

1.3.2 Ch c n ng l c

L p l c luôn đ c đ t gi a 2 l p đ t có đ th m n c và c h t khác nhau

Ch c n ng c a l p l c là đ tránh s trôi đ t t phía đ t có c h t m n h n vào l p

đ t có c h t thô L p l c nh m đ m b o m t dòng n c không có áp trong su t

tu i th c a công trình

M t s ch c n ng l c c a v i đ a k thu t đ c th hi n hình 1.10

Hình 1 10 V i đ a k thu t làm ch c n ng l c

1.3.3 Ch c n ng tiêu thoát n c

V i đ a k thu t làm ch c n ng thoát n c khi v i đ a k thu t đóng vai trò thi t

b t p trung n c và d n ra kh i vùng c n thoát n c V i đ a k thu t dùng đ thoát n c c n có đ chi u dày đ chuy n đ c l u l ng n c c n thoát

Hình 1.11 Th hi n m t s thi t b tiêu thoát n c có s d ng v i đ a k thu t :

- Thoát n c th ng đ ng đ làm khô móng công trình (hình 1.11a);

- Thoát n c đ t d i l p nh a đ ng ch ng th m n c t kênh d n (hình 1.11b và 1.11c);

- Thoát n c trong thân công trình đ t (hình 1.11d);

- Thoát n c đ t sau t ng lõi cách n c trong công trình đ t (hình1.11e);

- Thoát n c ngang mái th ng l u công trình đ t (hình 1.11f);

- Thoát n c ngang c a kh i đ t đ p trong n c (hình 1.11g)

Hình 1 11 V i đ a k thu t làm ch c n ng tiêu thoát n c

1.3.4 Ch c n ng b o v

Kè lát mái là lo i k t c u b o v th ng g p nh t Kè lát mái g m m t s l p

nh sau: L p áo b o v ngoài cùng ch ng xói c a dòng n c m t, l p l c ti p giáp

v i n n gi cho dòng th m không đ y h t đ t ra ngoài Gi a l p áo và l p l c còn

ng n cách gi a bùn cát đáy v i l p đá h c ch t t i, gi cho đá h c liên k t thành

m t kh i, không đ t ng viên đá r i, chìm d n trong cát, m t đi tác d ng l p b o v

B o v đáy sông b ng bè chìm r t đ t, thi công kéo dài, không đáp ng đ c t c đ

và quy mô xây d ng hi n đ i, g n đây đã đ c thay th b ng lo i k t c u m i, trong

đó v i đ a k thu t đ c dùng thay th rong rào làm l p ng n cách gi a bùn cát đáy

và đá h c ch ng phía trên Ngày nay v i nh ng thi t b chuyên d ng, có th tr i v i

xu ng đáy sông, đáy bi n đ sâu 15m÷20m K t c u ki u m i đã đáp ng yêu c u xây d ng: nhanh, r , an toàn và hi n đ i

Ngoài ra v i đ a k thu t còn đ c s d ng đ b o v ch ng xói l , th m l u b

và lòng d n ho c k t h p v i màng đ a k thu t đ ch ng l i nguy c ch c th ng màng ch ng th m

ng d ng v i đ a k thu t đ gia c n n và b n thân kh i đ t đã đ c s d ng

r ng rãi t Âu sang M , Châu Á có Nh t, ài Loan, trong các l nh v c đê bi n, tuy n đ ng đi qua các vùng đ m l y, đ ng b , đ ng s t,

Hình 1 13 M t s k t c u đi n hình trong xây d ng CTGT b ng đ t m m y u

- Chi u dài v i: Nói chung, chi u dài v i đ a k thu t là vô t n, tuy nhiên trong

th c t thì chi u dài liên t c v i d c kh ng ch sao cho khi cu n l i thành cu n

ti n cho vi c v n chuy n và thi công Tùy thu c kh i l ng đ n v th tích v i, chi u dài c a v i thay đ i t 50m đ n 200m

1.4.2 Kh i l ng đ n v di n tích c a v i

Nguyên li u làm v i, đ th a và chi u dày c a v i đ c th hi n qua kh i l ng

đ n v di n tích c a v i:

) (g/m2

A

M

=

Trong đó:

M- là kh i l ng (gam) c a v i có di n tích A (m2

)

Kh i l ng đ n v di n tích c a v i đ a k thu t thay đ i t 100g/m2 đ n 2000g/m2 Ch tiêu kh i l ng liên quan đ n đ dày và đ r ng c a v i, nên nó

ph n ánh gián ti p kh n ng tính th m n c và s c ch u ch c th ng c a v i

1.4.3 Chi u dày c a v i đ a k thu t

Chi u dày v i: Là kho ng cách gi a hai m t ph ng gi i h n trên và d i c a

v i Nói chung kho ng cách này thay đ i theo áp l c, do đó ph i chú ý đ n áp l c kèm theo chi u dày v i đ a k thu t

Chi u dày c a v i đ a k thu t tu theo công ngh ch t o mà thay đ i t 0,5mm

đ n hàng ch c mm m m m i d u n c a các lo i v i đ a k thu t c n đ c đ m

b o khi t ng đ dày c a chúng (c ng nh t ng đ m m m i c a dây cáp so v i thanh s t cùng đ ng kính) Trong các lo i, v i cùng chi u dày thì th m không d t liên k t c th ng có đ m m m i c a v i cao h n, nên th m có th dày đ n 20mm

ho c l n h n

Tu theo tiêu chu n c a m i n c, đ dày c a v i đ a k thu t đ c xác đ nh

v i áp l c nén quy đ nh - g i là đ dày tiêu chu n Nói chung, các n c quy đ nh áp

l c nén là 2kN/m2 (t c 2kPa) v i đ chính xác là 0,01mm, riêng M v i tiêu chu n ASTM D 5199-99 là 0,002mm T i Vi n khoa h c Th y l i Vi t nam c ng th ng xác đ nh chi u dày v i theo tiêu chu n ASTM D 5199 trên thi t b đo AIM 2651[13]

Ghi chú: Khi ki m tra đ dày c a v i đi u ki n khác nhau ho c v i nh ng lo i

v i khác, có th dùng áp l c khác v i quy đ nh trên Tuy nhiên, c ng c n chú ý

r ng khi gi m t i, chi u dày ban đ u h u nh đ c h i ph c và do đó l n h n

nhi u chi u dày tiêu chu n

dày v i đ a k thu t không d t là đáng k , nó có th dày t i 5mm và có lo i đ n 20mm Do v y, c n phân bi t đ r ng th tích, đ i v i lo i v i đ a k thu t dày và

Vđ c đây chính là th tích s i polime có trong m u v i thí nghi m N u g i ρ (kg/m3) là kh i l ng đ n v c a lo i polime làm s i thì có th tính đ c Vđ c theo

Các lo i v i đ a k thu t th ng ph m hi n nay có POA thay đ i trong ph m

vi t 6% đ n 12% Lo i v i đ a k thu t th a có POA đ t 36% Theo s tay K thu t n n móng Canada, v i đ a k thu t dùng làm l c ph i có POA>4%[14]

1.4.5 th a c a v i đ a k thu t

th a c a v i đ a k thu t là khái ni m v t lý có liên đ n kh n ng cho h t

đ t l t qua v i khi v i cùng làm vi c v i đ t th a c a v i đ a k thu t đ c đánh giá đ nh l ng b ng kích th c k r ng (khe h ) gi a các s i v i mà h t đ t có

th l t qua Trong đ a k thu t, bài toán xác đ nh kích th c k r ng, kí hi u là O (opening size) c a m t lo i v i đ a k thu t đ c đ t ra t ng t v i bài toán xác

đ nh đ ng kính, kí hi u d c a các h t đ t trong m t lo i đ t

th a c a l i đ a k thu t quy t đ nh b i đ l n c a l m t l i vào c mm

và cm nên có th đo tr c ti p đ c L h c a v i và th m đ a k thu t d t ho c không d t vào c (0,1÷0,01)µm, không th đo tr c ti p mà ph i dùng đ n ph ng pháp phân tích l r ng gi ng nh ph ng pháp phân tích h t c a đ t trong thí nghi m c h c đ t

Kích c k h c a v i đ a k thu t lo i d t ho c không d t đ c đ nh l ng

b ng kích th c hòn bi th y tinh l n nh t l t qua k h ng y (theo tiêu chu n c a Pháp) Do tính không đ ng nh t khi ch t o nên kích c l h c a v i đ a k thu t, ngay trong m t m u (ví d 1m2 v i đ a k thu t) c ng r t khác nhau Qua thí nghi m v i m t m u v i đ a k thu t và v i m t t p h p bi th y tinh chu n, có th

- Các n c M , Úc dùng O95 nh ng n c Anh l i quy đ nh dùng O90 i

l ng O95 hay O 90 đ c các nhà ch t o v i đ a k thu t cho trong nhãn hi u hàng

hoá

th a c a v i quy t đ nh tính th m và tính l c (cho h t nh qua, gi h t l n

l i) c a v i đ a k thu t ây là đ c tính quan tr ng khi thay th t ng l c ng c s i cát

1.4.6 u n d ng sóng c a v i đ a k thu t

u n d ng sóng c a s i v i (v i d t) nh h ng đ n tính ch t c h c c a v i

đ a k thu t

- Khi m u v i không ch u l c: S i d c và s i ngang có đ u n nh nhau

- Khi m u v i ch u kéo theo h ng s i d c: S i d c dãn th ng ra, s i ngang b

u n nhi u h n và do đó bi co ngang

u n d ng sóng c a s i v i đ c xác đ nh theo hi u s gi a chi u dài v i

v i chi u dài s i v i Theo DIN 53852 và ASTM D 1910[13], đ co do u n sóng

c a s i v i xác đ nh theo công th c:

CL,T =

w

w y

Khi chu kéo, đ co s i v i th hi n đ dãn dài ban đ u c a v i và l u ý r ng

s dãn dài theo ph ng d c d n đ n s co l i theo chi u ngang và ng c l i

1.4.7 Tính co ng n khi t ng nhi t đ c a v i đ a k thu t

Hi n t ng gi m chi u dài c a m u v i khi gia nhi t và sau khi gia nhi t đ c

g i co nhi t (heat shrinkage) S co nhi t t o nên s c kéo, l c kéo phát sinh do v i

co l i là l c kéo do co (shrinkage teesion) Có nhi u ph ng pháp thí nghi m co nhi t c a v i đ a k thu t đã đ c s d ng nhi u n c

B ng 1 1 Tính ch t v t lý c a v i đ a k thu t, ph ng pháp thí nghi m, ki m tra

H h ng do nhi t đ ASTM D1388 và ASTM D746 Nhi t đ cao đ y nhanh quá trình phân hu

H h ng do ôxi hoá ASTM D794 C n đ c đánh giá n u ph c v

d ng Nh ng n c ng d ng nhi u đã thành l p U ban qu c gia v v i đ a k thu t

và Geomembrane đ quy đ nh, h ng d n s n xu t và s d ng[7]

Còn Vi t nam, v i đ a k thu t b t đ u xu t hi n vào đ u nh ng n m 1990

và hi n nay tr nên khá ph bi n trong các l nh v c xây d ng, giao thông, th y l i

M t s ng d ng v i đ a k thu t tiêu bi u

Trên th gi i:

- Khi kênh đào Suez đ c xây d ng, ng i ta đã tr i v i đ a k thu t d i đáy

bi n, đ c c đ nh b ng cu i s i làm cho đ t n n n đ nh và an toàn cho đ p;

- ê bi n Deep Bay Hongkong dài 3,5km do ph i đ m b o mái đê n đ nh trong th i gian ng n, không cho đ t m i đ p lún xu ng n n bùn, đ ng th i đ ti t

ki m đ t đ p ng i ta đã s d ng v i đ a k thu t v i 3 ch c n ng: b o v , phân cách và gia c đ t y u;

- T ng ch n Prapoutel les sept laux (Pháp) dài 170m, cao 2÷9,6m đ c gia

- ng cao t c C u Gi Ninh Bình;

- Kè ch ng sói l b sông Ti n;

- Hành lang ven bi n phía nam (Cà Mau)[5];

- Nhà máy nhi t đi n Duyên H i – Trà Vinh;

- ng cao t c Hà N i – Thái Nguyên;

- Bãi chôn l p ch t th i tnh ng Nai;

- V i đ a k thu t k t h p v i đá làm t ng l c áp mái h l u đ p đ t, c ng vùng tri u, , cho nhi u công trình trên đ a bàn c n c

1.6 K t lu n ch ng 1

ng d ng công ngh đ t có c t v i đ a k thu t c ng chính là ng d ng ch c

n ng gia c c a v i đ a k thu t vào công trình đ t, c n ph i tìm hi u k v v i đ a

k thu t, t ng tác gi a V i và t, quy trình thi t k và công ngh thi công công trình s d ng v i đ a k thu t làm c t

Vi c s d ng v i đ a k thu t và l i KT đem l i nhi u hi u qu t t cho công tác x lý n n đ t y u và gi n đ nh cho mái d c đ t, có kh n ng ng d ng

t t vào nhi u lo i công trình khác nhau

Vi c s d ng còn có m t s h n ch sau đây:

* Ch a có Tiêu chu n thi t k - thi công - nghi m thu l i KT Do đó, khi s

d ng l i KT trong các công trình hi n nay, các k s t v n thi t k , cán b k thu t thi công, ch đ u t , t v n giám sát… m i ch d a vào các ch d n c a nhà

s n xu t Vì v y, đ có th s d ng r ng rãi lo i v t li u trên, các c quan qu n lý nhà n c c n s m nghiên c u, ban hành Tiêu chu n thi t k - thi công - nghi m thu

CH NG 2

C S VÀ PH NG PHÁP TÍNH TOÁN N NH KH I T P

CÓ C T 2.1 Các đ c tính c a v t li u làm c t

2.1.1 b n kéo c a v i đ a k thu t

V i đ a k thu t có đ b n ch u kéo, do v y khi k t h p v i đ t-v t li u ch u

nén (m c đ ) không ch u kéo, t o nên m t v t li u "đ t có c t" v a ch u nén v a

ch u kéo

b n ch u kéo c a v i đ a k thu t đ c xác đ nh t thí nghi m kéo theo tiêu chu n 14TCN 95-1996[2] M u v i đ a k thu t cho thí nghi m kéo có hình

ch nh t, kích th c th ng là 100x200mm, có khi 100x500mm, t c đ kéo t 10mm/phút đ n 100mm/phút tu theo quy trình m i n c

L c kéo đ c tính cho 1 đ n v chi u r ng B c a m u kéo:

2.1.3 b n lâu dài c a v i đ a k thu t

V i đ a k thu t đ c dùng trong công trình v nh c u c n có đ b n lâu dài

hàng ch c n m b n c a v i ngoài do nguyên li u ch t o quy t đ nh còn ph thu c vào quá trình v n chuy n, l u kho và thi công l p đ t, Các nh h ng c a quá trình này d n đ n đ b n c a v i đ a k thu t có th phân thành 3 c ch (theo tiêu chu n c a Pháp):

a) Làm h ng c u trúc c a v i đ a k thu t

Trong quá trình thi công, v i đ a k thu t b giãn th a, th ng rách do lôi kéo quá m c ho c đ ng m nh v i các v t s c nh n, th ng là các h t d m, s n, đá h c

có c nh s c i u này r t nguy hi m khi dùng v i đ a k thu t gia c đ t (m t n

đ nh c c b ), làm "túi đ a k thu t", hay làm l c ng n ch n hi n t ng xói ng m c a

đ t,

b) Làm hao t n v t li u c a v i đ a k thu t

V i đ a k thu t m t d n v t li u do bào mòn i u này x y ra khi v i đ a k thu t ti p xúc v i nh ng h t thô nhám nh cát vàng, s n s i, đá d m, đá h c th ng xuyên b d ch đ ng do xe c đi l i ho c tác d ng c a đ m Trong tr ng h p này

c n dùng lo i v i đ a k thu t làm b ng ch t li u ch ng bào mòn t t.V i đ a k thu t c ng d b các lo i g m nh m và các sinh v t khác làm th ng, đi u này c n

đ c bi t chú ý khi dùng v i đ a k thu t cho đê đ p

c) Làm thay đ i tính ch t c a v i đ a k thu t

Nh ng polyme dùng làm v i đ a k thu t (polyester, polypropylene ) có tính

b n hoá h c khá t t Tuy nhiên, trong m t s tr ng h p đ t b nhi m b n nhi u c n nghiên c u c n th n.C n chú ý v i đ a k thu t r t d h h i do tác d ng c a tia c c tím c a ánh sáng m t tr i N u do đi u ki n thi công, v i đ a k thu t ph i đ l thiên đ n 3 tu n thì c n ph i dùng lo i v i đ a k thu t ch u đ c tia c c tím Theo thí nghi m, lo i polyester có tính n đ nh v tia c c tím l n h n c

2.1.4 Ma sát và dính k t c a v i đ a k thu t v i đ t

V i đ a k thu t đ c dùng k t h p v i đ t, đá do v y c n xét đ n ma sát gi a

đ t, đá và v i đ a k thu t

Th ng dùng thí nghi m chuyên d ng (ví d h p cát l n trong c h c đ t đá)

đ xác đ nh ch tiêu ma sát c a v i đ a k thu t - h s ma sát

Khi dùng v i đ a k thu t làm c t, t ng c ng cho đ t thì c n ph i thí nghi m

đ xác đ nh c th (g i là thí nghi m t ng thích gi a v i đ a k thu t và đ t đá) Trong m t s tr ng h p khác có th l y g n đúng nh sau:

- Ma sát gi a v i đ a k thu t v i đ t r i l y b ng 0,6 ÷ 0,8 góc n i ma sát c a

đ t r i; l c dính đ n v gi a v i đ a k thu t v i đ t dính l y b ng l c dính đ n v

c a đ t

Trong ph m vi c a lu n v n là s d ng v i đ a k thu t làm c t trong đ t, do

v y ch c n quan tâm đ n các đ c tính sau:

c t ho c do bi n d ng quá m c Kh i đ p có c t đ c coi là m t kh i v t li u h n

h p có các đ c tính đã đ c c i thi n, đ c bi t là kh n ng ch u kéo, ch u c t so v i

đ t không có c t

Khi t i tr ng đ c truy n t đ t vào c t thì c ch truy n t i t đ t vào c t và

ng c l i th c hi n thông qua s c neo bám đ t/c t i v i đ t kém dính s c neo bám này là do ma sát đ t/c t ph thu c vào đ t, c t và m c đ thô nhám trên b m t

c a nó Còn đ i v i đ t dính, s c neo bám này ph thu c chính là l c dính gi a c t

v i đ t S t ng tác gi a c t m m v i đ t là s ti p thu l c kéo d c tr c t ng

kh n ng ch u t i kéo và đ ti n thi công các c t m m đ c đ t n m ngang trong

t ng, trong mái d c và d i n n đ p trùng v i tr c bi n d ng kéo chính trong đ t không có c t Khi tính toán thi t k , ta ph i xác đ nh các l c kéo d c tr c mà c t

2.2.2 C ch gia c ng đ t trong mái d c có c t

Hình 2.2 th hi n mái d c đ t r i khô nghiêng góc β (là góc l n h n góc ma sát trong ϕ c a đ t) so v i ph ng ngang N u không có tác đ ng c a c t, mái đ t